[发明专利]一种BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定方法

权利要求书

1.一种BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取基准站和移动站的BDS/GPS接收机观测数据，包括BDS伪距和载波观测数据、GPS伪距和载波观测数据，并逐历元进行读取；

步骤2：估计ISB校正参数值；计算基准站和流动站概略坐标，选择基准站和流动站的共视卫星，然后构建基准站和移动站的非差观测方程，对位置、对流层、电离层、ISB以及模糊度参数进行初始化或更新，构建双差观测方程，通过将双差模糊度参数以单差模糊度参数之差的形式进行表达，解算出各单差模糊度，再将以周为单位的单差模糊度投影为双差模糊度，以此消除不同波长影响，然后进行参数解算和混合模糊度固定，如果连续m个历元的RATIO值均大于给定阈值，其中，m≥10，并且求取的d个ISB参数的标准差小于设定的某一阈值，认为估计的ISB参数已经收敛且稳定，并将其作为后继计算的校正参数，否则读取下一历元观测数据，对位置、对流层、电离层、ISB以及模糊度参数进行更新，求取ISB校正参数估值，直到ISB参数估值收敛并稳定；

步骤3：使用ISB校正参数对GPS/BDS系统偏差参数进行消除，采用LAMBDA方法对双差模糊度进行固定，获得BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定解。

2.如权利要求1所述的一种BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤包括：

步骤2.1：采用伪距单点定位方式计算基准站和移动站的概率坐标；

步骤2.2：根据基准站和流动站观测数据选择共视卫星；

步骤2.3：构建基准站和移动站的非差观测方程：

Pai=ρai-c(dti-dta)-Iai+Tai+δai+ξai---(1a)]]>

其中，P和分别为伪距和载波相位观测值，λ为波长，i和a分别为卫星和接收机的编号，ρ为卫星与接收机之间的几何距离，c为光速，dtⁱ和dt_a分别为卫星和接收机钟差，I和T分别为电离层和对流层延迟，δ和γ分别为伪距和载波的ISB，B为非差模糊度，n为载波的频段编号，ξ和ε分别为伪距和载波观测值的测量噪声；

步骤2.4：如果为首历元，对状态向量X₀及其方差协方差阵P₀进行初始化，其中，X₀包括位置、对流层、电离层、ISB以及模糊度参数，否则根据上一历元的状态向量信息对当前历元的状态向量信息进行一步预测，可表示为：

X^k|k-1=Fk-1Xk-1|k-1Pk|k-1=Fk-1Pk-1|k-1Fk-1T+Qk-1---(2)]]>

其中，F_k-1为状态转移矩阵，Q_k-1为过程噪声的方差协方差阵，X_k-1|k-1和P_k-1|k-1为上一历元的状态向量及其方差协方差阵，和P_k|k-1为当前历元的状态向量及其方差协方差阵预测值；

步骤2.5：在步骤2.3的基础上构建双差观测方程；短基线情况下系统内部双差观测方程可表示为：

Pabij=ρabij+ξabij---(3a)]]>

其中，j为其它卫星的编号，b为其它接收机的编号，为伪距双差观测值，和分别代表卫星i和j的相位站间单差观测值，为卫星与接收机之间的几何距离双差值，和分别为卫星i和j的站间单差模糊度，为伪距观测值的测量噪声双差值，为载波观测值的测量噪声双差值，系统间混合双差观测方程可表示为：

PabG1C1=ρabG1C1+δab+ξabG1C1---(4a)]]>

其中，G₁和C₁分别为GPS和BDS系统内部的参考卫星编号，为BDS参考卫星与GPS参考卫星的伪距双差观测值，和分别代表GPS参考卫星和BDS参考卫星的相位站间单差观测值，为BDS参考卫星与GPS参考卫星的卫星与接收机之间的几何距离双差值，δ_ab和γ_ab分别为伪距和载波相位ISB站间单差值，为BDS参考卫星与GPS参考卫星的伪距观测值的测量噪声双差值，为BDS参考卫星与GPS参考卫星的载波相位观测值的测量噪声双差值；

步骤2.6：对公式(3a)、(3b)和公式(4a)、(4b)进行线性化，误差方程可表示为：

v＝HX-Z，R(5)

其中，v为误差项，H为系数阵，Z为O-C值，R为观测值的方差协方差阵；

步骤2.7：采用kalman滤波对状态向量进行解算：

X^k|k=X^k|k-1+Kk(Zk-HkX^k|k-1)Pk|k=Pk|k-1-Pk|k-1HkT(HkPk|k-1HkT+RkT)-1HkPk|k-1Kk=Pk|k-1HkT(HkPk|k-1HkT+RkT)-1---(6)]]>

其中，K_k为滤波增益矩阵，和P_k|k分别为经过滤波计算所获得的参数向量以及相应的方差协方差阵，Z_k为当前历元的O-C值，H_k为当前历元的系数阵，R_k为当前历元的观测值方差协方差阵；

步骤2.8：确定投影矩阵D；将以周为单位的单差模糊度参数投影为以周为单位的双差模糊度参数，同时将单差模糊度参数对应的方差协方差阵投影为双差模糊度对应的方差协方差阵，投影过程可表示为：

DX=X′DPDT=P′---(7)]]>

其中，x、y、z为位置参数，ISB为系统偏差参数，这两类参数在投影前后保持不变，e和f分别为观测到的GPS和BDS卫星个数，为GPS单差模糊度参数，其中，p∈[1，e]，为BDS单差模糊度参数，其中，q∈[1，f]，为投影后GPS系统内部双差模糊度，为投影后BDS系统内部双差模糊度，为投影后GPS和BDS系统间混合双差模糊度，和分别为GPS和BDS在第n频段上的波长，X与X′以及P与P′分别为投影前后的参数向量及其方差协方差阵；

步骤2.9：采用LAMBDA方法进行双差模糊度固定；

步骤2.10：如果连续m个历元的RATIO值均大于给定阈值，其中，m≥10，并且求取的d个ISB参数的标准差小于某一阈值，认为估计的ISB参数已经收敛且稳定，将其作为后继计算的校正参数；否则读取下一历元观测数据，对位置、对流层、电离层、ISB以及模糊度参数进行更新，求取ISB校正参数估值，直到ISB参数估值收敛并稳定。

3.如权利要求2所述的一种BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤如下：

步骤3.1：读取一个历元观测数据；

步骤3.2：对位置、对流层、电离层以及模糊度参数进行更新；

步骤3.3：利用步骤2中获取的ISB校正参数估值对公式(4)中的δ_ab和γ_ab，以及公式(8)中的ISB参数进行消去，在此基础上，执行步骤2.5至2.9，采用LAMBDA方法进行BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定，获得模糊度固定解。